Co musisz wiedzieć o druku 3D?

Druk 3D jest obecnie bardzo modnym tematem. Często pojawiają się informacje na temat ogromnych możliwości tej technologii. Rozwiązania te stają się coraz bardziej popularne i powszechne. Na wzrost popularności tej metody druku miało wpływ znaczne obniżenie jej kosztów. Stała ona się na tyle popularna, iż zaczęła być wykorzystywana przez prywatnych użytkowników. w związku z tym warto bliżej przybliżyć temat druku 3D.

Na czym polega drukowanie 3D?

Technologia wydruku 3D została opracowana w 1984 roku przez Charlesa Hulla i opatentowana w 1986 roku jako stereolitografia (SLA). W tym samym roku Charles Hull założył firmę 3D Systems, która zajęła się komercyjną produkcją pierwszych drukarek 3D.

Drukowanie 3D to tak naprawdę potoczna nazwa używana dla wszystkich technologii Rapid Prototyping. Technologia ta narodziła się w celu szybkiego prototypowania. Polega ona na kształtowaniu gotowego wyrobu poprzez dodawanie kolejnych warstw materiału, z którego powstanie wydruk 3D. Jest to proces odwrotny do dotychczas najczęściej wykorzystywanych procesów prototypowania, jakim była obróbka skrawaniem.

Druk 3D możliwy jest przy użyciu różnych technik. Mogą one sprawdzić się w życiu codziennym, mechanice, a nawet realizacji zamówień dla wojska, badaniach kosmicznych i eksperymentach kulinarnych. Różnią się one wykorzystaniem materiałów, z których wykonywany jest model, jak i stopniem zaawansowania. Drukowanie 3D jest możliwe przy wykorzystaniu tworzyw sztucznych, gipsu, proszków metali, a nawet substancji z żywymi komórkami, które mogą zostać wszczepione pacjentom. Elementy spajające materiał również mogą być zróżnicowane, wśród nich m.in.: energia mechaniczna, świetlna, termiczna, jak i ciekłe lepiszcza. W związku z tymi różnicami drukarki 3D mogą znacznie różnić się cenowo między sobą.

Technologie druku 3D

Do najbardziej rozwiniętych technologii 3D należą:

Fused Deposition Modeling (FDM/FFF)

FDM/FFF to druk 3D wykorzystujący jako materiał roztopiony plastik. Jest on używany w niemalże wszystkich niskobudżetowych drukarkach 3D, jak również w drogich, profesjonalnych urządzeniach.

Zalety:

możliwość wyboru wielu materiałów (ABS, PC, PC-ABS, PPSF, PEI, PA12)
wysoka odporność na złamanie
możliwość budowanie dużych elementów o dużej dokładności

Wady:

grubość warstwy od 0,12 do 0,33 mm, co powoduje obniżenie jakości wydruku
długotrwały proces większych elementów
konieczność stosowania struktur podporowych (rozpuszczalnych lub odłamywanych)
wzrost kosztów wydruku ze względu na czas wydruku oraz ceny materiałów

Stereolitografia (SLA lub DLP)

SLA lub DLP to druk 3D polegający na wykorzystaniu żywicy utwardzanej światłem lasera lub światłem projektora. Jest to technologia druku 3D do wykorzystania w profesjonalnych zastosowaniach i pochłaniająca większe nakłady finansowe. Wykorzystane materiały dyktują konieczność ponownej obróbki po zakończeniu wydruku.

Zalety:

grubość warstwy od 0,05 do 0,15 mm, co powoduje zwiększenie jakości wydruku
możliwość wykorzystania materiałów o właściwościach podobnych do tworzyw sztucznych w zastosowaniu ogólnym lub inżynieryjnym
duża dokładność wymiaru +/- 0,02%/ +/- 0,2 mm
wysoka precyzja podczas wydruku

Wady:

długotrwały proces wydruku
wysokie koszty tworzenia prototypów
materiały wykorzystywane w tej technice cechują się niską odpornością na złamania oraz możliwością wykorzystania w niższych zakresach temperaturowych

SLS – Selective Laser Sintering (SLS, SLM, DMLS)

SLS, SLM, DMLS to druk 3D z proszku. Jest to profesjonalna, droga technologia druku 3D, wymagająca dodatkowych czynności związanych z obróbką po wydruku. Jest rzadko wykorzystywana w celach amatorskich.

Zalety:

optymalna jakość drukowanej powierzchni
wysoka odporność na złamania i wytrzymałość podobna do materiałów termoplastycznych formowanych wtryskowo
min. grubość ścianki 0,5 mm pozwala na budowę skomplikowanych elementów ażurowych, jak i dużych projektów
niewielkie koszty przy realizacji krótkich serii
możliwość stosowania materiałów z dodatkiem mączki szklanej dla usztywnienia detali (GF 30%)

Wady:

wyraźna porowatość cienkościennych elementów o grubości ścianki poniżej 1mm
stosunkowo długi czas budowy modeli związany z koniecznością powolnego studzenia komory roboczej
wysoka chropowatość powierzchni
ryzyko powstania dużych zmian w powierzchni przy tworzeniu dużych elementów o płaskim wykonaniu
niska dokładność przy tworzeniu dużych modeli
brak możliwości wykorzystania materiałów transparentnych

PolyJet – Polymer Jeting

Zalety:

grubość warstwy od 0,016-0,032 mm gwarantuje wysoką jakość wykonania
możliwość skorzystania z materiałów o podobnych właściwościach do tworzyw sztywnych, elastomerów i materiałów transparentnych
wysoka dokładność wymiarowa +/- 0,02%/maks. +/-0,2 mm
możliwość budowania elementów wieloskładnikowych np. z miękkich i twardych budulców jednocześnie
kolorowa technika druku
krótki czas tworzenia modeli

Wady:

struktury podporowe w postaci żelu są czasami trudne do usunięcia z zakamarków modelu
niewielka wytrzymałość termiczna modeli
niewielka wytrzymałość mechaniczna i dość niska odporność na złamania

Druk 3D z papieru

Druk 3D z papieru to jedna z nowszych technik druku, stworzona przez firmę M-Cor, która polega na wydruku arkuszy papieru, łączeniu, a potem tworzeniu w nich kształtu i ujednolicaniu. Urządzenia pracujące w tej technice są bardzo drogie, mimo tanich filamentów.

Proces wydruku 3D

Proces wydruku w technologii 3D nie zaczyna się jednak w momencie uruchomienia drukarki. Tworzenie prototypu za pomocą druku 3D musi rozpocząć się od zaprojektowania takiego elementu. Projekty do druku 3D powinny zostać wykonane przy użyciu profesjonalnych programów do projektowania przestrzennego klasy CAD. Umożliwiają one przygotowanie zróżnicowanych modeli i stworzenie nawet najbardziej skomplikowanych elementów.

Obróbka projektu przestrzennego do druku 3D polega na pocięciu go na warstwy i udostępnieniu do urządzenia. Dane zapisane są najczęściej jako przestrzenna siatka trójkątów. Tak zapisane dane przetwarzane są przez sterownik drukarki w celu budowania modelu 3D zgodnie ze specyfiką danej technologii.

W zależności od technologii, z jakiej korzysta drukarka 3D, należy przygotować ją w odpowiedni sposób do pracy, przygotować materiał do druku oraz rozpocząć proces druku 3D. Proces ten może wyglądać inaczej w zależności od użytego materiału oraz urządzenia do druku 3D. Po jego ukończeniu mogą być potrzebne dodatkowe prace związane z obróbką wykonanego modelu.

Wybór drukarki 3D powinien być podyktowany bardzo precyzyjnie obszarem zastosowania oraz możliwościami technologicznymi, czyli np. obszarem wydruku lub wykorzystaniem odpowiednich materiałów. Nie mniej ważna jest również dokładność realizowanych obiektów. Decyzja o zakupie powinna być przemyślana i podjęta w racjonalny sposób.

Powiązane kategorie:

Polecane produkty:

Polecane akcesoria:

Jeśli uważasz, że możemy poprawić ten artykuł dzięki Tobie, prosimy o kontakt pod adresem: conrad@conrad.pl. Dziękujemy - Zespół Conrad.